复色平面光波与复色发散球面光波干涉的光强分布的模拟

利用Matlab数值模拟复色平面光波与复色发散球面光波相遇发生复杂干涉现象时的光强度分布,由数值模拟直观地看到:对于同一级次的干涉圆环形条纹,波长短的光波形成的干涉圆环处于内侧,波长长的光波形成的干涉圆环处于外侧,且它们都是同心圆;波长长的光波形成的圆环形干涉条纹相邻条纹之间的距离比波长短的形成的圆环形干涉条纹相邻条纹之间的距离大.     

光波辐射下正多边形异向介质柱聚焦特性分析

基于时域有限差分方法,建立了光波辐射下正三角形、正四边形和正六边形无耗异向介质柱的二维电磁模型.分析了其近场特性,并对模型的有效性进行了验证.仿真结果表明:即便对于εr和μr都很小且无耗的正多边形异向介质柱,当平面光波沿正多边形顶角角平分线方向传播时,在异向介质柱内不会发生电磁聚焦.     

用时域有限差分法实现金属支撑杆的计算机模拟

在三维Yee网格模型以及蛙跳模型的基础上建立了支撑杆的数学模型，推导了支撑杆在三维直角坐标系下的电流及单位长度上电感的计算公式.讨论了二维、三维空间网格上不同支撑杆取向及不同坐标系下的实现方法，同时也给出了支撑杆在时域有限差分主迭代循环中的子迭代方法.以磁绝缘线振荡器为例，从其粒子运动及输出功率方面验证了模拟的正确性. 关键词： 粒子模拟 Yee网格 时域有限差分 支撑杆     

光干涉实验的计算机模拟

利用MATLAB的图像功能模拟了四个典型的光干涉实验，模拟干涉图样细致、逼真，并给出光强分布图。     

等厚干涉的计算机模拟与数据采集

等厚干涉的计算机模拟与数据采集季世泰，洪发（河北工学院天津３００１３０）一、引言在等厚于涉的测试中，多采用读数显微镜读出干涉圆环数据，然后进行数据处理．在测试过程中，要求目镜中心十字叉丝对准环宽中心．对准情况，由操作者主观判断。因而，不可避免地存在定...     

光波通过焦点时发生相位变化的验证

在理论上利用惠更斯-菲涅耳原理和矢量图方法很容易证明,光波通过焦点时会发生相位改变。例如观察平面光波从焦点为F的凹面镜上反射的情况(见图1)。显然,在焦点F与凹面镜之间的波阵面S为凹形,而通过焦点之后变为凸形波阵面S′。     

早稻田大学新实验课程之一计算机模拟

第16期上刊登了日本早稻田大学的新实验课程，现将其实验中举一例以说明之。     

垂直扫描白光干涉信号的计算机快速模拟

提出一种垂直扫描白光干涉信号的计算机快速模拟方法。该方法考虑到白光光源光谱分布及垂直扫描干涉系统对白光干涉信号的影响,通过正弦函数多项式拟合的方式减少模拟算法的运算量,消除了现有方法中数值积分运算量大,不便于实际分析的缺点。采用白光LED作为光源,用该方法对白光干涉信号进行模拟分析,并用直接数值积分信号模拟结果与白光干涉垂直扫描测量装置获得的实测信号进行对比,验证了该方法的准确性。     

一种多模干涉耦合器的性能模拟

为减小多模干涉（MultimodeInterference,MMI）耦合器件的尺寸,提出一种多模波导宽度为指数型变化的Taper结构.理论分析了多模波导长度与该Taper结构的参量之间的关系.与已被用于减小MMI器件尺寸的抛物线型Taper结构相比,该结构可进一步减小器件的尺寸.就几种波导结构参量下的MMI耦合器,利用宽角光束传播法进行了数值模拟.结果表明,指数型MMI耦合器的性能与抛物线型MMI耦合器的性能类似.指数型Taper结构可以用于MMI器件以减小该类器件的尺寸.     

近红外光上转换发光显示器中干涉过滤膜的设计

介绍了近红外光上转换发光显示器的结构及其原理,为了进一步提高该显示器的亮度等性能并避免近红外光从屏上泄露,根据多层干涉过滤膜设计原理设计了该显示器所需的两个多层干涉过滤膜：一个为在可见光420~800 nm短波段高反射,近红外光800~1000 nm长波段高透射特性的LP膜;另一个为特性与之对应相反的SP膜.采用对称膜的设计并用MATLAB语言进行了仿真优化,得到了总层数为21,厚度分别为1586.8 nm和2157.8 nm的LP膜和SP膜,该膜系在整个波段和较大角度范围内都具有很好的透反特性考虑多层薄膜制备中存在材料折射率和膜层厚度偏差,该设计膜系具有较大的制造容差.     

碳纳米管组成二维光子晶体的有效介电常数FDTD数值模拟

把有序排列的碳纳米管看做二维光子晶体,引入平均场方法,先计算单根纳米碳管的有效介电常数,再用时域有限差分方法(FDTD)计算碳管阵列的有效介电常数,其结果与Maxwell-Garnett(MG)法结果相比,更接近实验数据.     

Au@碳球复合结构中Au颗粒位置调控光吸收

采用时域有限差分（FDTD）法研究Au纳米颗粒@碳球（AuNPs@CS）复合结构的光吸收控制。发现Au纳米颗粒@碳球复合结构中Au颗粒的位置可以控制复合结构光吸收。模型计算中选取两粒Au纳米颗粒以最佳深度（0 nm）嵌入碳球表面。当两粒Au颗粒球心与碳球球心夹角为22.5°和45°时,复合结构光吸收较单一碳球光吸收明显增强;当夹角为315°、270°、180°、90°时,光吸收增量逐渐减小;当夹角为337.5°时,光吸收量低于单一碳球。这一结果主要归因于Au纳米颗粒位置变化可引起表面等离子体光强度和光散射方向的变化。改变碳球表面Au纳米颗粒的数量和位置,可以进一步调节AuNPs@CS复合结构的光吸收。     

基于时域有限差分法的势垒透射过程的蒙特卡罗模拟

采用时域有限差分法,计算势垒透射过程中电子波的波函数和概率密度.根据蒙特卡罗随机方法,以随机点的密集程度代表概率密度的大小,模拟势垒透射的动态过程.     

大面积表面波等离子体源微波功率吸收的数值模拟研究

建立了大面积矩形表面波等离子体(SWP)源全尺寸的三维模型,用数值模拟的方法研究了SWP源基于碰撞的功率吸收问题,给出了随等离子体参数变化的微波反射率曲线,分析了不同天线对微波功率沉积的影响,并讨论了微波功率吸收和表面波的定性关系. 结果发现,均匀放电的SWP源功率沉积本质是由表面波等离子体的性质决定的,等离子体密度太大或太小都不利于功率吸收. 在正常工作气压下,SWP源通过碰撞机理即可以实现微波功率的有效沉积,微波吸收率可达80%以上,与已有实验相符. 本研究同时发现,天线阵列激发的表面波模式越紧凑,强度越大,越有利于微波的吸收. 关键词： 时域有限差分法 等离子体表面波 功率吸收 狭缝天线     

小粒子动态光散射信号的计算机模拟及分析

用计算机模拟了小粒子（０．００１μｍ～１μｍ）的动态光散射信号，并对其进行了分析，同时运用分形几何学（ＦｒａｃｔａｌＧｅｏｍｅｔｒｙ）的理论和概念，对信号的时间复杂性进行了分数维（ＦｒａｃｔａｌＤｉｍｅｎｓｉｏｎ）的计算，得出了它与粒子尺寸之间的关系。     

光电子发射引起的柱腔内系统电磁脉冲的模拟

用时域有限差分法结合PIC粒子模拟方法,对光电子发射引起的圆柱腔内电磁脉冲现象进行了模拟,并对单能电子发射时电场的空间分布和系统电磁脉冲波形特征进行了分析。利用粒子抽样和间隔时间粒子注入的方法,得到了特定电子发射谱下的计算结果,并与非抽样方法所得的结果进行了比较。计算结果显示,采用该方法后,噪声略有增加,但计算要求的条件大大降低,计算的粒子数有效地减少,适用于3维粒子模拟计算;计算结果还显示,发射电子能谱越高,注量越大,表面电场区与饱和电场区的长度越短。     

光折变材料的带隙结构研究

利用光子晶体的概念和时域有限差分方法计算了当光折变材料的空间折射率呈一维正弦变化时其内部的带隙结构情况,表明在光折变材料中存在极窄的光子带隙。最后讨论了折射率(n)、折射率调制幅度(△n)、周期长度(D)及周期数(N)对光子带隙的影响。     

光学干涉光谱的模拟与分析

应用Matlab编程仿真牛顿环及迈克尔逊干涉实验形成的图形,得到它们的光谱特性和相对光强分布,研究结果为光学仪器的检测及光波的测定提供理论依据.     

约束面投影成型室基底微观特征对透光性的影响

为了探明约束成型室基底微观孔隙特征对固化光源传播特性的影响规律,从而对光固化成型精度进行分析和预测,采用时域有限差分软件对成型室约束基底引入微孔特征条件下的透光性及在固化区光能量分布特性进行了数值模拟,并通过实验对模拟结果进行了验证.结果表明,约束基底引入微孔的形状、尺寸以及周期等微观几何特征影响基底的透光性及其透过基底在成型区的光强分布;相对于基底微孔形状,其尺寸和周期的影响更显著,减小微孔尺寸和周期有利于透光性以及光强在成型区分布的均匀性;微孔直径小于半波长、微孔边缘间距与微孔直径的比值小于1∶1时可以显著减小微孔的负面影响;微孔直径远大于半波长时,基底上的微孔将在成型零件表面形成不期望的附加特征,从而影响成型精度.研究结果可以为基底制备提供工艺改进的方向和理论依据.